内蒙古包头市2020届-2022届高考化学三年模拟（一模）试题汇编-实验、结构与性质题

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内蒙古包头市2020届-2022届高考化学三年模拟（一模）试题汇编-实验、结构与性质题

一、实验题
1．（2020·内蒙古包头·统考一模）实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图，主要步骤如下：

步骤1组装好仪器，向三颈瓶中装入10g镁屑和150mL无水乙醚；装置B中加入15mL液溴。
步骤2。
步骤3反应完毕后恢复至室温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至0℃，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。
步骤4室温下用苯溶解粗品，冷却至0℃，析出晶体，过滤，洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至160℃分解得无水Mg Br2产品。
已知：①Mg和Br2反应剧烈放热；Mg Br2具有强吸水性。
②MgBr2+3C2H5OC2H5=MgBr2·3C2H5OC2H5
③乙醚是重要有机溶剂，医用麻醉剂；易挥发储存于阴凉、通风处；易燃远离火源。
请回答下列问题：
（1）写出步骤2的操作是_________。
（2）仪器A的名称是__________。装置中碱石灰的作用__________。冰水浴的目的__________。
（3）该实验从安全角度考虑除了控制反应温度外，还需要注意：
①_________②_______。
（4）制备MgBr2装置中橡胶塞和用乳胶管连接的玻璃管口都要用锡箔纸包住的目的是_________。
（5）有关步骤4的说法，正确的是__________。
A可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B洗涤晶体可选用0℃的苯
C加热至160℃的主要目的是除去苯D该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴
（6）为测定产品的纯度，可用EDTA（简写为Y4-）标准溶液滴定，反应的离子方程式：Mg2++Y4-═MgY2-
①先称取0.7500g无水MgBr2产品，溶解后，等体积分装在3只锥形瓶中，用0.0500mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点，三次消耗EDTA标准溶液的体积平均为26.50mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是_______（保留4位有效数字）。
②滴定前未用标准溶液润洗滴定管，则测得产品纯度___________（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。
2．（2021·内蒙古包头·统考一模）紫堇酸二异丙酯主要用作药物生产中的萃取剂及香料成分，制备反应的化学方程式HOOC-CH=CH-COOH+2(CH3)2CHOH(CH3)2CHOOCCH=CHCOOCH(CH3)2+2H2O。

紫堇酸
异丙醇
紫堇酸二异丙酯
分子式
C4H4O4
C3H8O
C10H16O4
相对密度(g∙cm-3)
1.625
0.780
0.831
相对分子质量
116
60
200

实验装置和步骤如下：
①200mL圆底烧瓶中加入31.3g紫堇酸、48g异丙醇和15mL浓硫酸，混合均匀，加入沸石。
②接上回流装置和分水器，在分水器中预先加入少量水，使水面略低于支管口(约1～2cm)，控制温度(90～100℃)加热回流。
③反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水，并保持分水器中水层液面原来的高度基本不变。
④反应基本完成后，停止加热，将分水器分出的酯层和烧瓶内的反应液一起倒入分液漏斗中，用10mL水洗涤，并除去下层水层。
⑤有机层用10mL10%碳酸钠溶液洗涤至溶液呈中性，然后再用10mL的水洗涤，最后将有机层加入锥形瓶中，用无水硫酸镁干燥，对粗产品进行蒸馏，最终得到产品42.6g。

(1)仪器A的名称是____。
(2)回流装置A中冷却水应从_____(填“a”或“b”)接口进入。
(3)步骤3中不断从分水器下部分出生成的水，并保持分水器中水层液面高度基本不变的目的是____。
(4)步骤④中判断反应基本完成的实验现象是_____。
(5)加入碳酸钠溶液洗涤有机层的目的是_，加入碳酸钠溶液后，再加入10mL水洗涤的目的是_。
(6)本实验的产率是_______%(保留3位有效数字)。
3．（2022·内蒙古包头·统考一模）实验室用苯和乙酸酐在氯化铝的催化作用下制备苯乙酮，反应方程式为：

制备过程中还有CH3COOH + AlCl3→ CH3COOAlCl2+ HCl↑等副反应。制备实验装置如图1，实验步骤如下：

I.制备苯乙酮：
在三颈瓶中加入20g无水AlCl3和30 mL无水苯(26.4g约0.338mol)。不断搅拌的条件下通过a装置慢慢滴加6 mL乙酸酐(6. 5g约0.064mol)和10 mL无水苯的混合液，控制滴加速率，滴加完毕约需要20分钟。滴加完毕后使反应液缓缓加热回流1小时。
II.分离与提纯：
①将冷却后的三颈瓶置于冰水浴中，边搅拌边慢慢滴加一定量盐浓酸与冰水混合液，待瓶内固体全溶后移入分液漏斗中，静置分层，分液除去水层，得到有机层。
②水层用苯萃取两次，每次用苯15mL，将两次分液得到的有机层与①的有机层合并。
③将合并后有机层依次用10% 氢氧化钠、15mL水洗涤，分液，弃去无机层，再用无水MgSO4干燥，得到苯乙酮粗产品。
④将苯乙酮粗产品放入蒸馏烧瓶中，，先在水浴上蒸馏回收苯，然后在石棉网上加热蒸去残留的苯，稍冷后改用空气冷凝管，蒸馏收集198 -202°C馏分，产品质量约为5.0g。
主要反应试剂及产物的物理常数
名称、化学式
相对分子质量
颜色、状态
熔点(°C)
沸点(°C)
密度(g/cm3)
溶解度
H2O
苯
乙酸酐(CH3CO)2O
102
无色液体
-73
139. 8
1.082
强烈水解
易溶
苯C6H6
78
无色液体
5.5
80.5
0.879
难溶
-
氯化铝AlCl3
133. 5
白色粉末
194加压
181升华
2.44
易溶易水解
难溶
苯乙酮C6H5COCH3
120
无色液体
20.5
202
1.028
微溶
易溶

回答下列问题：
(1)仪器a的名称是_______；装置b的作用是_______。
(2)合成过程中要保证无水的操作环境，其理由是_______。
(3)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶，可能导致_______ (填标号)。A．反应太剧剧烈 B．液体太多搅不动
C．反应变缓慢 D．副产物增多
(4)本实验所加苯是严重过量的，苯除了作反应物和提高乙酸酐转化率的作用外，你认为还起到的作用是_______；分离和提纯操作②的目的是_______。
(5)分离提纯步骤④中蒸馏收集苯乙酮产品时，改用空气冷凝管的原因是_______ ；步骤④操作也可以选择图2的装置进行减压蒸馏，其中毛细管的作用是 _______，该实验所得产品的实际产率是_______。(计算结果保留三位有效数字)


二、结构与性质
4．（2020·内蒙古包头·统考一模）乙酸锰可用于制造钠离子电池的负极材料。可用如下反应制得乙酸锰： 4Mn(NO3)2·6H2O+26(CH3CO)2O=4(CH3COO)3Mn+8HNO2+3O2↑+40CH3COOH。
（1）Mn3+基态价层电子排布图为________。
（2）Mn(NO3)2·6H2O中非金属元素第一电离能从大到小的顺序__________。从电子云重叠的方式看N中存在的化学键类型有__________。
（3）与NO2-互为等电子体的一种分子的化学式为________。
（4）1molCH3COOH中含有的σ键数目为___________。CH3COOH分子通过氢键形成环状二聚物，写出含氢键表示的环状二聚物的结构简式___________。
（5）镁铝合金经过高温淬火获得一种储钠材料，其晶胞为立方结构（如图所示），图中原子位于顶点或面心。该晶体中每个铝原子周围距离最近的镁原子数目为_________。镁铝合金密度为ρg/cm3，则该晶胞的边长为__________nm（阿伏加德罗常数的值为N）。

5．（2021·内蒙古包头·统考一模）第四周期过渡元素铁、锰在太阳能电池、磁性材料等科技方面有广泛的应用，回答下列问题：
(1)在现代化学中，常利用_____上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
(2)写出Mn的外围电子排布式_____；比较铁与锰的第三电离能(I3)：铁____锰(填“>”“=”或“O> H     σ键、键     O3或SO2     7NA          8     × l07
【详解】（1）Mn是25号元素，Mn的价层电子排布式为[Ar]3d54s2，Mn3+的价层电子排布式为[Ar]3d4，其基态价层电子排布图为，故答案为：；
（2）Mn(NO3)2·6H2O中非金属元素有N、O、H，一般地,元素的非金属性越强,第一电离能越大，所以N、O的第一电离能比H大。N、O位于相同周期，N的2p轨道为半充满状态，N比O稳定，失去一个电子N比O难，所以N的第一电离能比O的第一电离能大，综上所述，三者的第一电离能从大到小为：N >O> H。硝酸根离子中的键是由N-Oσ键和一个4原子6电子的离域大π键构成的，故答案为：N >O> H；σ键、键；
（3）价电子数和原子数相同的分子、离子或基团互为等电子体，可用S或者O替换N，同时去掉得到的一个电子，即O3或SO2，故答案为：O3或SO2；
（4）单键全是σ键，双键含一个σ键一个π键，所以1mol CH3COOH中含7mol的σ键，即σ键数为7NA。一个CH3COOH分子羧基中的O和另一个CH3COOH分子羧基中的H之间形成氢键，所以，2分子CH3COOH可通过氢键形成八元环的二聚物，结构简式为：，故答案为：7NA；；
（5）每个铝原子周围距离最近的镁原子有8个，距离为面对角线长的一半。由均摊法可知，1个晶胞中Al的个数=2×=1，Mg的个数=8×+2×=2，那么1个晶胞的质量=g，设晶胞边长为a，1个晶胞的体积a3=，所以，边长a=cm=× l07nm，故答案为：8；× l07。
【点睛】均摊法计算六面体晶胞中原子个数时，六面体内的每个原子贡献1个原子，每个面上的原子贡献二分之一，每个棱上的原子贡献四分之一，每个顶点的原子贡献八分之一。
5．     原子光谱     3d54s2     ＜     Mn2+、 Fe2+的价电子排布式分别为 3d5、 3d6， Mn2+处于 3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高     sp2、sp3     CO或N2     3：4     正四面体     电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移    
【分析】(1)在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析；
(2)Mn元素的原子核外有25个电子，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2；Mn2+、 Fe2+的价电子排布式分别为 3d5、 3d6， Mn2+处于 3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高；
(3)由环戊二烯(C5H6)的结构式可知，环戊二烯中有4个C原子形成有C=C双键，1个C原子含有4个C−H单键；
(4)配合物K3Fe(CN)6中配位体是CN-，与CN-含有相同原子个数，且价电子相等的微粒互为等电子体；(CN)2分子的结构简式N≡C-C≡N，单键是σ键，叁键中含有1个σ键和2个π键；
(5)①根据晶胞中离子的位置关系可知，晶胞中二价铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙；
②电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移；
③根据晶胞均摊计算，晶胞中含有铁离子的个数为，亚铁离子的个数为1，氧离子的个数为，根据密度公式作答。
【详解】(1)在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，故答案为：原子光谱；
(2)Mn元素的原子核外有25个电子，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则外围电子排布式为：3d54s2；Mn2+、 Fe2+的价电子排布式分别为 3d5、 3d6， Mn2+处于 3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高， 所以第三电离能 Fe 小于 Mn，故答案为：3d54s2；＜；Mn2+、 Fe2+的价电子排布式分别为 3d5、 3d6， Mn2+处于 3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高；
(3)由环戊二烯(C5H6)的结构式可知，环戊二烯中有4个C原子形成有C=C双键，1个C原子含有4个C−H单键，即有两种C原子，所以杂化类型为：sp2、sp3，故答案为：sp2、sp3；
(4)配合物K3Fe(CN)6中配位体是CN-，与CN-含有相同原子个数，且价电子相等的微粒互为等电子体，其中属于分子为CO或N2；(CN)2分子的结构简式N≡C-C≡N，单键是σ键，叁键中含有1个σ键和2个π键，故σ键和π键数目比为3：4，故答案为：CO或N2；3：4；
(5)①根据晶胞中离子的位置关系可知，晶胞中二价铁离子处于氧离子围成的正四面体空隙，故答案为：正四面体；
②电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移，故 Fe3O4 晶体能导电，故答案为：电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移；
③根据晶胞均摊计算，晶胞中含有铁离子的个数为，亚铁离子的个数为1，氧离子的个数为，若晶胞的体对角线长为 a nm，设边长为xnm，面对角线为，则体对角线长= a nm，故x=，体积为x3=，质量为，故密度，故答案为：。
【点睛】本题重点(4)，原子数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体，粒子中质子数等于原子的质子数之和，中性微粒中质子数=电子数，阳离子的电子数=质子数-电荷数，阴离子的电子数=质子数+电荷数，据此解答。
6．(1)ACD
(2)     Be、C、O     sp3     正四面体    
(3)     氢键     范德华力     随温度的升高，层内H3BO3分子间的氢键被破坏，H3BO3 分子与H2O之间形成氢键增多，促使溶解度增大
(4)     LiNa3[BH4]4    

【解析】（1）
基态B原子的5个核外电子分别在1s、2s、2p这3种轨道，其空间运动状态有3种，故A正确；能级和能层只是表明电子在该处出现的概率大小，并不表示电子运动的位置，故基态B原子2s电子能量较高，不一定在比1s电子离核更远的地方运动，故B错误；基态B原子价电子排布式为2s22p1，故C正确；B 、Al为同族元素，化学性质相似，B与Si 在周期表中处于对角线位置，所以化学性质有一定的相似性，故D正确；故答案选ACD；
（2）
同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族、第VA族的第一电离能比相邻元素的大，铍原子2s轨道为稳定的全充满结构，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能介于硼元素与氮元素之间的元素为Be、C、O；铵根离子中氮原子的价层电子对数为，N原子的杂化方式为sp3杂化;四氟合硼离子中硼原子的价层电子对数为， 孤对电子对数为0，离子的空间构型为正四面体形；由图可知，离子中3个碳原子和2个氮原子均为sp2杂化，碳原子有1个未参与杂化的p电子，氮原子有2个未参与杂化的p电子，在形成阳离子的过程中失去1个p电子，所以参与形成大π键的电子数为6，可表示为，故答案为: Be、C、O; sp3杂化;正四面体形；；
（3）
由图可知，同一层内硼酸分子间通过氢键相结合，层与层之间通过范德华力相结合，升高温度，层内硼酸分子间的氢键被破坏，与水分子形成氢键数目增多，在水中的溶解度增大，所以硼酸在热水中溶解度比冷水中溶解度显著增大，故答案为：氢键；范德华力；随温度的升高，层内分子间的氢键被破坏，分子与之间形成氢键增多，促使溶解度增大；
（4）
由晶胞结构可知，晶胞中位于面心的锂离子个数为，位于面上和棱上的钠离子个数为，位于顶点、面上和体心的四氢合硼离子的个数为，所以化合物的化学式为LiNa3[BH4]4；晶胞的质量为，晶胞体积为(a×10-10)2×(2a×10-10)cm3=2a3×10-30cm3，晶胞密度为=。